Иван Лещенко
Государственное научно-производственное предприятие "Аэрогеология"

    История производства ртути насчитывает не менее пяти тысяч лет. Уникальные свойства обусловливали непрерывный рост ее применения. Способность растворять другие металлы без существенного изменения их химических свойств с образованием жидких, полужидких и твердых амальгам используется в электролизном производстве хлора и каустической соды, в технологической схеме получения витамина В2, для извлечения золота из концентратов, получения особо чистых металлов и сплавов, в стоматологии, в процессах золочения больших металлических поверхностей, покрытия корпусов морских торпед литиевыми сплавами и т.п.
    На способности паров ртути к люминесценции основано производство особо мощных газоразрядных источников света, рассчитанных на высокие напряжения. Жидкое фазовое состояние при комнатной температуре и высокое поверхностное натяжение позволяют использовать ртуть для производства герметизированных магнитоуправляемых контактов (герконов), составных элементов различных реле и переключателей. Сухие элементы на основе красного оксида ртути отличаются высокой удельной электроэнергией на единицу объема, постоянным напряжением при разряде, долговечностью, высокой устойчивостью к ударам, вибрациям и ускорениям, что обусловливает их эффективное применение в военной технике, космонавтике, медицине...
    Жидкое состояние, высокая плотность, а также значительное и равномерное расширение при нагревании позволяют использовать ртуть для производства разнообразных контрольно-измерительных приборов – термометров, манометров, барометров, полярографов и др. Благодаря своим антисептическим свойствам некоторые соединения ртути могут применяться для протравы семян, обработки деревьев и газонов, лечения кожных и глазных заболеваний. На основе ртути создан витурид – лекарство от СПИДа, однако из-за токсичности он не был допущен к клиническим испытаниям в России.
    Широкое применение в отраслях, обеспечивающих научно-технический прогресс, обусловило резкий рост производства и потребления ртути в послевоенные годы. Ртутный "бум" конца 60-х годов вызван, главным образом, развитием выпуска пластмасс. Кроме того, ртутные соединения используются как катализаторы – при производстве уксусной кислоты, уретана и др., в качестве антикоагулянтов – в целлюлозно-бумажной промышленности, в ядерной энергетике – для переработки урановых блоков.
    За 1950 – 1971 годы мировой выпуск ртути вырос более чем в два раза – до 10,5 тыс. т, а среднегодовые цены достигли своего максимума в 1965 году – 16,5 тыс. долл. за 1 т металла (рис.1). Однако в начале 70-х годов конъюнктура рынка резко изменилась. Многочисленные случаи массовых отравлений людей, определенно связанных с использованием ртути в промышленности и сельском хозяйстве, вынудили ограничить применение этого металла. Защитно-профилактические мероприятия, широкое внедрение заменителей ртути, ее использование в одних отраслях и полное прекращение в других привели к тому, что ежегодное мировое потребление жидкого металла уменьшилось с 7 – 8 тыс. т в 70-е годы до 3,45 тыс. т в 1995 – 1998 годах.
    Основная часть ртути попадает в окружающую среду из природных источников – выделения газов из земной коры, испарения с поверхности океанов и др. – всего от 25 до 125 тыс.т в год. Поступление техногенной ртути в окружающую среду не превышает 20 тыс. т в год. Однако будучи гораздо концентрированнее, оно оказывает на локальные участки существенно более негативное воздействие. Источниками загрязнения служат заводы, выпускающие и использующие жидкий металл, тепловые электростанции, сжигающие ртутьсодержащее топливо, а также металлургические, химические и другие предприятия, перерабатывающие железные руды, фосфаты, алуниты, цементные глины, известняки, которые содержат ртуть.

    Особенно быстро потребление ртути сокращается в Японии и США, где приняты наиболее жесткие законы, ограничивающие ее использование. В США в 1997 году потребление ртути составило 346 т – на 78 % ниже уровня 1986 года. Особенно резко – с 932 т в 1980 году до 0,7 т в 1997 году – снизилось ее применение в производстве сухих угольно-цинковых и щелочных марганцево-цинковых элементов электропитания. На 35 % (с 247 до 160 т) за 1990 – 1997 годы уменьшилось потребление ртути в хлорно-содовом электролизном производстве (рис. 2).
    Выпуск ртутьсодержащих красок, препятствующих образованию плесени, для внутренней отделки помещений в США прекращен в 1992 году, средств защиты растений – в 1993, а различных ртутных катализаторов – в 1995 году. По другим странам подробные данные о потреблении ртути практически отсутствуют.

    Общее сокращение спроса отрицательно сказалось на уровне цен, которые за 1965 – 1999 годы снизились более чем в четыре раза (в среднем на 4,1 % в год), что, в свою очередь, привело к спаду производства (рис. 1) и сокращению предложения на рынке ртути. Ресурсов ртути (692 тыс.т) и ее общих запасов (134 тыс.т) вполне достаточно для обеспечения спроса в течение многих десятков лет. Однако качественное состояние минерально-сырьевой базы ртутной промышленности большинства стран при сложившемся уровне цен не обеспечивает рентабельную работу предприятий, что и стало непосредственной причиной закрытия многих из них. За 1971 – 1999 годы мировое производство ртути уменьшилось почти в пять раз (в среднем на 5,5 % в год) и составило 2190 т (рис. 1).
    К концу 70-х годов полностью прекратила выпуск ртути Италия, в 1992 году – Турция, в 1996 – Украина. В 1990 году прекратил работу последний собственно ртутный рудник в США, и ртуть выпускается в количестве на порядок меньшем, чем в 80-е годы, – только как попутный продукт при отработке золоторудных месторождений в штатах Невада, Калифорния и Юта. В 1993 году закрыт единственный действовавший в России рудник в Краснодарском крае. За 1991 – 1998 годы на 73 % сократилось производство ртути в Словакии, на 44 % – в Словении, на 21 % – в Китае, на 14 % – в Алжире.
    В настоящее время основу минерально-сырьевой базы мировой ртутной промышленности составляют всего четыре страны – Испания, Китай, Киргизия и Алжир, среди которых ведущее положение (в том числе по качеству руд) занимает Испания (рис. 3, 4).

    Высокая токсичность соединений ртути, являясь причиной повсеместного сокращения ее производства и потребления, одновременно стимулирует выпуск вторичного металла – за счет утилизации ртутьсодержащих отходов. В промышленно развитых странах в суммарном потреблении жидкого металла доля вторичной ртути достигает 30 %. Основная ее часть получается в результате перевода электролизных хлорно-содовых заводов с ртутным катодом на чистые мембранные технологии, а также путем ее регенерации из сточных вод и шламов действующих заводов, извлечения из отслуживших свой срок флуоресцентных ламп, батареек, электрооборудования, манометров, термометров и т.п. Методы извлечения ртути из отходов непрерывно совершенствуются.
    В 1997 году мировое производство вторичной ртути оценивалось в 850 – 900 т. Основная доля – около 45 % – приходится на США. За 1993 – 1997 годы выпуск вторичной ртути здесь увеличился с 350 до 389 т. Новейшие технологии переработки отходов обеспечивают рентабельность производства. Очистка извлеченной ртути сосредоточена в основном на предприятиях трех компаний – Bethlehem Apparatus Co в г. Эллертаун (Филадельфия), D.F.G. Mercury Corp. в г. Эванстон (Иллинойс) и Mercury Refining Co в г. Олбани (Нью-Йорк).

    Используя портативную установку, в 1997 году компания ICI Runsorn (Великобритания) получила из шламов 138 т ртути. Значительное количество вторичной ртути образуется при закрытии или реконструкции хлорно-содовых заводов. В Финляндии в 1997 году компания Finnish Chemicals получила 86 т ртути после закрытия подобного предприятия в г. Аетса. В ЮАР компания Polifin получила 86 т ртути в результате закрытия хлорно-содового завода в г. Сасолбург и намечает закрыть еще один завод в г. Умбогинтвини. В Норвегии компанией Borregard Industries тем же способом получено 52 т ртути в г. Сарпсборг.
    В России ежегодно образуется более 10 тыс. т отходов с содержанием ртути от 0,01 % до 25 %. С этими данными совпадает и оценка, согласно которой количество ежегодно образующихся ртутьсодержащих отходов составляет 200 т в пересчете на металл. Количество накопленных отходов на территории страны оценивается в 500 тыс. т при содержании ртути 0,1 – 1,2 %. Заявленная потребность в переработке ртутьсодержащих отходов только по некоторым крупным предприятиям химической и целлюлозно-бумажной промышленности составляет 4,4 тыс. т.
    Производственными мощностями по переработке отходов располагает ТОО "Краснодарский рудник" – 30 т вторичной ртути в год. Аналогичное производство может быть организовано и на Акташском горно-металлургическом предприятии. Кроме того, в стране действует около 40 установок по извлечению ртути из флуоресцентных ламп, но данные об их мощностях не публикуются. Одна из причин медленного развития производства вторичной ртути в России – весьма низкие штрафные санкции за ртутное загрязнение окружающей среды. Оценки возможного уровня ежегодного выпуска вторичной ртути в стране колеблются от 160 до 400 т.
    На Украине значительными мощностями по переработке ртутьсодержащих отходов располагает Никитовский комбинат. В мае 1997 года Украина и Россия подписали соглашение о сотрудничестве в области переработки ртутьсодержащих отходов. Согласно этому соглашению, на Никитовском комбинате будет осуществляться переработка отходов российских предприятий. Предполагается, что Россия ежегодно будет поставлять на Украину около 500 т отходов, из которых будет производиться 12 – 15 т ртути и ее соединений.
    Будущее мировой ртутной промышленности зависит, во-первых, от принятия законов по ограничению потребления ртути в различных странах и, во-вторых, от успехов по внедрению заменителей ртути или хотя бы по сокращению ее удельного расхода на единицу продукции. Средние по всем странам темпы внедрения заменителей намного ниже, чем в США и Японии.
    В Индии, Индонезии, Бразилии, Мексике, Китае, ЮАР и ряде других стран, где проблемы окружающей среды ставятся менее остро, отмечается незначительный рост потребления ртути, существенная часть которой используется для извлечения рудного золота способом амальгамирования. В Бразилии, в частности, широкое использование этого способа привело к загрязнению значительных территорий в бассейне Амазонки, и еще в 1989 году в стране издан президентский указ, ограничивающий применение ртути в этой сфере. Вместе с тем амальгамирование – наиболее простой и удобный способ извлечения золота из руд. Альтернативный гидрометаллургический способ с использованием цианистых соединений более совершенен, но также опасен. В ближайшие годы потребление ртути в золотодобыче вряд ли сократится.
    Медленно внедряются заменители ртути в химической промышленности. Европейская ассоциация производителей хлора и каустической соды – Еврохлор – решила приостановить перевод своих электролизных заводов (с жидким ртутным катодом) на другие технологии. На конференции стран, окружающих Северное море, достигнуто соглашение закрыть подобные заводы лишь к 2010 году, так как ртутные технологии дешевле и удобнее, чем диафрагменные и мембранные, кроме того, они обеспечивают более высокое качество готовой продукции. Только в Японии все хлорно-содовые заводы с ртутным катодом выведены из эксплуатации и переоборудованы на экологически чистые технологии. Всего же в мире насчитывается более ста подобных предприятий. В настоящее время демонтируется только четыре. По данным американского Института хлора, в ближайшей перспективе ожидается двукратное сокращение потребления ртути в этой сфере за счет снижения удельного расхода на единицу продукции. Судя по темпам демонтажа заводов, потребление ртути в мировом электролизном производстве, постепенно сокращаясь, продлится не менее 20 – 25 лет, тем более что осуществляется и новое строительство, в частности, в Иране.
    В отечественной химической промышленности, на долю которой приходится более половины российского потребления ртути, переход на мембранный (безртутный) метод производства хлора и каустической соды неоправданно затянулся.
    Резко снизилось потребление ртути в целлюлозно-бумажной промышленности. В частности, в Швеции и Финляндии соединения ртути в этой отрасли не применяются с 1968 года. В то же время российские предприятия, в частности, Архангельский и Котласский ЦБК, по-прежнему используют ртуть в качестве антикоагулянтов, и ее количество в ежегодно образующихся отходах оценивается в несколько десятков тонн.
    В электротехнике сухие ртутно-цинковые элементы на основе оксида ртути заменяются литиевыми, никель-кадмиевыми и воздушно-цинковыми. Последние содержат менее 1 % ртути. В военной технике и медицине оксиднортутные элементы пока не находят приемлемых заменителей, в частности, из-за высокой стоимости лития. Соединения индия, а также магния и галлия заменяют ртуть в производстве угольно-цинковых и щелочных марганцево-цинковых элементов, и только небольшие "пуговичные" их разновидности требуют применения ртути.
    Ртутные термометры заменяются цифровыми приборами на базе чувствительных датчиков. Благодаря внедрению более совершенных технологий уменьшается использование ртути и в других видах контрольно-измерительного оборудования. В стоматологии вместо ртутных амальгам серебра и золота используют керамику, однако амальгамы пока остаются наиболее дешевым и долговечным материалом для пломбирования зубов; при этом снижен расход ртути на их получение. В США проводятся исследования по использованию в качестве биосовместимых зубных пломб порошка посеребренного олова и других металлов.
    Американская компания New Merc (штат Виргиния) в 1999 году получила жидкий сплав, получивший название создавшей его компании – нью-мерк. Основными его компонентами являются галлий, индий, медь и цинк или висмут. Плотность нью-мерка вдвое ниже, чем ртути, но электропроводность – в 20 раз выше. Предполагается, что этот сплав станет безопасным нетоксичным заменителем ртути, однако его стоимость – 1,76 тыс.долл./т, на два порядка более высокая, чем у ртути, пока не дает оснований надеяться на это в ближайшем будущем.
    Многообразие сфер потребления, различные темпы внедрения заменителей и различный подход к природоохранным проблемам в отдельных странах, наряду с отрывочным характером сведений о потреблении ртути (кроме данных по США), ограничивают возможности для более или менее длительного прогноза. В перспективе потребление ртути из-за ее токсичности, очевидно, будет медленно сокращаться, оставаясь стабильным лишь в тех областях, где применение жидкого металла пока не находит заменителей.